光學導航裝置中的或與其相關的改進的製作方法
2023-05-30 19:18:11
專利名稱：光學導航裝置中的或與其相關的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及諸如例如光學滑鼠的光學導航裝置中的或與其相關的改進。
背景技術：
計算機裝置正變得越來越小，並且在電話和智慧型電話以及其他個人數字助手 (PDA)上可以發現全計算功能。隨著計算機裝置變得較小，因此計算機裝置的各種特徵也必須變得較小。這包括對用於用戶鍵入輸入到所述裝置中的較小輸入系統的要求。一種這樣的輸入系統是光學導航裝置。許多大型和小型的計算機裝置配備有光學導航裝置。然而， 對於較小計算機裝置，使光學導航裝置的尺寸最小化往往可能是限制性的和成問題的。已提出了提供厚度薄的光學導航裝置的許多裝置。這些取得了一定成功，但是這些設計通常沒有解決與薄成像裝置相關聯的所有問題。一個仍未解決的問題是提供光學裝置上的定製形狀的照射，諸如一種不必藉助於昂貴或龐大選件(option)的手指滑鼠。定製形狀的照射包括在可以具有不同用途的滑鼠表面上的美學和光學效應。先前已提出光導管作為定製形狀照射的構件。然而，這樣的光導管要求大量空間， 典型地為若干毫米(mm)，這將不適合於薄光學裝置。發明目標本發明的一個目標是克服與現有技術相關聯的至少一些問題。本發明的進一步目標是提供一種具有定製形狀的照射的光學導航裝置，該定製形狀的照射不增加該光學導航裝置的體積或製造成本。
發明內容
本發明提供一種如所附權利要求所闡述的方法和系統。根據本發明的一方面，提供了一種具有成像表面和傳感器的類型的成像裝置，其中所述成像表面被第一源照射，並且將至少一些照射反射到傳感器以檢測圖像，所述成像裝置具有預定寬度和通過其的光學路徑，其中所述成像裝置還被第二源照射，並且其中所述第二源的照射被指引到所述成像表面上的或其附近的一個或多個預定區域以產生與所述成像表面相關聯的光學效應。本發明提供許多益處。本發明提供所述元件的表面上的預定區域，其可以被用於示出光學和美學效應。這些效應可以是相關的設計或具有實際用途。所述效應是通過以特定方式形成光學元件而產生的。所述形式確保所述裝置保持薄且沒有太多花費來實施。
現在將通過示例的方式參考附圖，在所述附圖中圖Ia是依照現有技術的用於光學導航裝置的成像裝置的橫截面圖；圖Ib是圖Ia的裝置的頂表面的視3
圖2是依據本發明實施例的用於光學導航裝置的成像元件的橫截面視圖；圖3是依據本發明實施例的用於光學導航裝置的替代成像元件的橫截面視圖；圖如是依據本發明實施例的用於光學導航裝置的成像裝置的橫截面圖；圖4b是圖如裝置的頂視圖；圖fe是依據本發明實施例的用於光學導航裝置的成像裝置的橫截面圖；圖恥是圖fe裝置的頂視圖；圖6a是依據本發明實施例的用於光學導航裝置的成像裝置的橫截面圖；圖6b是圖6a裝置的頂視具體實施例方式本發明涉及一種與光學導航裝置相關聯的成像裝置。所述光學導航裝置是小型滑鼠，其旨在依靠受抑內全反射(F-TIR)進行操作以便識別成像表面上的手指的移動。這種類型的滑鼠在此被稱為手指滑鼠。圖Ia示出了依據現有技術的手指滑鼠100的示例。該手指滑鼠包括基板102 ； 成像元件，通常以104示出；發光二極體(LED) 106和傳感器108。該成像元件104的頂表面110是受抑內全反射(F-TIR)表面。另外，成像元件包括位於該LED和該成像元件之間的準直透鏡112以及位於該成像元件和該傳感器之間的成像透鏡114。該成像元件進一步包括兩個全內反射鏡元件116，其指引照射從該準直透鏡到受抑內全反射表面並且然後從該受抑內全反射表面到該成像透鏡。該成像元件的下表面118是基本平坦的。圖Ib示出了從上方觀看的下面帶有LED 106和傳感器108的受抑內全反射表面 110。本發明給諸如手指滑鼠的光學裝置提供了定製形狀的照射，諸如環、其他形狀或周界。這通過使用諸如LED的單個光源並且改變成像元件的形狀來實現。這使得光源能夠被準直到該成像元件的邊緣上。該定製形狀的照射可以被用於亮化手指滑鼠和產生許多美學或光學效應。這些效應可以包括示出標識(logo)；滑鼠上的與電話或相機設計相協調的顏色或基調(mood)，等等。其他用途包括改善的逆光和照射，使得在不良的照明條件中更容易使用滑鼠。參考圖2，示出了依據本發明實施例的光學裝置的成像元件200。該成像元件200 被LED 202照射。該成像元件包括以預定方式整形的彎曲表面204，以確保來自光源的照射將被指引到該成像元件的頂表面的某些區域。頂表面上的這些區域是散射來自源的照射的粗糙區域206。該粗糙表面摸起來是粗糙的並且可以是任何適當的形狀或尺寸，雖然在優選的實施例中該粗糙表面形成圍繞成像元件邊緣的圓環或方形周界。安置遮罩208以防止來自光源的照射直接朝向該成像元件的頂表面。該遮罩可以由彎曲表面204上的適當塗層代替。在替代布置中，該彎曲表面可以被粗糙化以使得在所述成像元件的頂表面處由LED 202提供額外的逆光。在更進一步的實施例中，遮罩可以合併許多孔，其形成圖案並且被耦合到粗糙彎曲表面從而當該遮罩被LED 202照射時在光學元件的頂表面上產生標識顯示。圖3示出了光學元件300的進一步實施例。該光學元件300被光源302照射並且包括遮罩304。光源和遮罩的各個方面與早先實施例等效。該成像元件300包括全內反射表面306，其確保與在圖2實施例中相比更多光被指引到粗糙表面。圖3實施例包括一個內反射表面306，但是將明白的是可以在對面提供進一步表面。該光學元件QOO或300)可以由任何透明材料製成。然而，由於各個表面及其形狀的複雜性，優選可模製材料。可能的材料包括聚碳酸酯，丙烯酸樹脂諸如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，Lexan (萊克桑)121R，Makrolon (模克隆)2405，玻璃，聚乙烯，PVB(聚乙烯醇縮丁醛)或任何其他適當的材料。參考圖如，通常以400示出光學成像裝置。該光學成像裝置包括光學元件402，該光學元件可以如先前描述的那樣整形或者以任何其他適當的形狀。該裝置還包括第一光源404，該第一光源的照射被聚焦到光學元件402的頂表面上的滑鼠表面406。該滑鼠表面 406響應於表面上的手指或其他適當的指向裝置的移動，以建立由傳感器408檢測的照射的F-TIR。該F-IlR表面可以反射，吸收或散射該照射。該光學裝置包括第二光源410和遮罩412。該遮罩可以由該光學元件402的彎曲表面414上的塗層或由如早先描述的其他適當構件代替。來自第二光源的照射依靠遮罩而被阻擋到達滑鼠表面406。任何未被遮罩阻擋的照射依靠所述光學元件的形狀和配置而指引到圍繞該光學元件402邊緣的粗糙表面 416。從圖4b中可以看出，滑鼠表面406示出了遮罩418的反射和定義粗糙表面的環 420。環420包括上環422和下半環424。該環示出為帶有彎角的直邊，但是根據光學元件形狀和任何用戶要求而可以是任何其他形狀，包括全圓或任何其他直邊形式或周界。環418 的亮度將取決於手指滑鼠的光學器件的配置，並且可以根據光學元件的形狀、性質和方位而是暗的或者類似於半環。參考圖fe，示出光學裝置500的進一步實施例。第二實施例中的多數元件與圖4的第一實施例中的那些元件等效，並且將不進行進一步詳細描述。在本實施例中光學元件502 以不同的方式形成，其在光學元件的上表面和光學元件的輸入輸出端之間具有空隙504以用於照射滑鼠表面506的目的。該空隙提供使逆光折射到粗糙表面並且改變滑鼠外觀的表有可能包括不止一個第二照射源，例如兩個或者更多不同顏色的LED。這些可以通過適當的屏障而互相分隔。結果是具有不同顏色的不同粗糙表面區域的多色表面。在替代實施例中，中心處的單個LED可以被改變為若干不同顏色LED的組合以允許環照射的動態顏色變化。圖4和5所示的實施例中的LED的方位具有通常向上指引的照射。圖6中示出的替代布置提供了側發射LED而不是標準的LED。這允許更大程度的照射被準直到環表面上，並且LED可以更靠近光學元件，從而減小光學裝置的尺寸。在側發光 LED實施例中，相應地形成光學元件以確保該照射以所要求的方式行進。該光學元件可以是任何形式形狀或尺寸，並且可以進行適配(adaptation)以適應裝置內的LED和其他元件的不同方位。唯一要求是實質上存在兩個照射源一個來自第一 LED以照射滑鼠表面，而第二個在該光學元件的上表面上實現環或其他形狀的照射。在此呈現的示例已示出了圍繞光學元件邊緣的整個環；然而將明白的是空隙可以通過安置某些遮罩元件以給出不同的圖案而發生。在這些圖中以實線示出了針對滑鼠動作的照射並且以虛線示出了針對定製形狀的環照射的照射。在本實施例中滑鼠表面與第一 LED或傳感器下方之間的距離大約為2. 5mm。該距離為成像裝置的厚度並且可以在2mm到3mm之間改變。理想地該厚度通常不大於5mm。成像裝置可以由單件模製件形成。該模製件包括在圖中示出的每個單獨的光學元件。成像裝置替代地可以通過其他適當的方法用產生相同光學效應的不同光學元件來製成。成像裝置還可以由許多不同的元件而不是單個模製件製成。用於形成該成像裝置的技術可以包括模製以外的技術，諸如複製、衝壓、壓紋或加工。傳感器是任何適當的類型並且可以是具有像素陣列的CMOS傳感器以用於在不同位置處測量反射光以產生圖像。照射源例如是LED，所述LED可以是任何適當的類型並且可以生成「光學」或非光學範圍中的源。相應地，對光學器件和光學的引用旨在涵蓋不在人類可視範圍中的波長。把照射從源帶到成像表面的光學器件可以是任何適當的類型。成像裝置旨在用於光學導航裝置中；然而將明白的是該成像裝置可以用於任何適當的裝置中，例如指紋讀取器或晶片實驗室(Lab-on-chip)/生物光學傳感器系統(其針對醫學和/或生物測試應用而檢測化學螢光)。所述光學導航裝置可以用於任何適合的裝置中，諸如行動電話或智慧型電話、其他個人或通信裝置、計算機、遙控器、門等的訪問模塊、照相機或者任何其他適合的裝置。存在本領域技術人員將明白的且包括在本發明的範圍中的本發明的許多變化。
權利要求
1.一種具有成像表面和傳感器的類型的成像裝置，其中所述成像表面被第一源照射並且將至少一些照射反射到所述傳感器以檢測圖像，所述成像裝置具有預定寬度和通過其的光學路徑，其中所述成像裝置還被第二源照射，並且其中所述第二源的照射被指引到所述成像表面上的或其附近的一個或多個預定區域以產生與所述成像表面相關聯的光學效應。
2.如權利要求1所述的成像裝置，其中來自所述第一源的照射被指示器的移動所反射、吸收或散射，所述指示器相對於所述成像表面移動。
3.如權利要求1或權利要求2所述的成像裝置，其中來自所述第二源的照射被所述成像裝置的形狀準直到所述一個或多個預定區域。
4.如權利要求3所述的成像裝置，其中所述成像裝置包括用於輔助所述準直的下彎曲表面。
5.如任一前述權利要求所述的成像裝置，其中來自所述第二源的照射不直接到達所述成像表面。
6.如權利要求5所述的成像裝置，其中所述成像裝置包括用於防止所述第二源直接照射所述成像表面的遮罩或塗層。
7.如任一前述權利要求所述的成像裝置，其中預定區域形成圍繞所述成像表面的照射周界。
8.如權利要求7所述的成像裝置，其中所述周界是摸起來粗糙的。
9.如任一前述權利要求所述的成像裝置，由單個成形的元件形成。
10.如權利要求9所述的成像裝置，其中所述單個元件是模製的。
11.一種包括依據任一前述權利要求的成像裝置的裝置。
12.如權利要求11所述的裝置，以光學導航裝置的形式。
13.如權利要求12所述的裝置，其中所述光學導航裝置是滑鼠。
14.如權利要求13所述的裝置，其中所述滑鼠是手指滑鼠。
15.一種包括如權利要求11至14中任一項所述的裝置的設備。
16.如權利要求15所述的設備，其中所述設備是計算機。
17.如權利要求15所述的設備，其中所述設備是電話。
18.如權利要求15所述的設備，其中所述設備是照相機。
19.如權利要求15所述的設備，其中所述設備是智慧型電話。
20.如權利要求15所述的設備，其中所述設備是遙控器。
全文摘要
本發明涉及光學導航裝置中的或與其相關的改進。一種具有成像表面和傳感器的類型的成像裝置，其中所述成像表面被第一源照射並且將至少一些照射反射到所述傳感器以檢測圖像，所述成像裝置具有預定寬度和通過其的光學路徑，其中所述成像裝置還被第二源照射，並且其中所述第二源的照射被指引到所述成像表面上的或其附近的一個或多個預定區域以產生與所述成像表面相關聯的光學效應。
文檔編號G06F3/033GK102253734SQ20111011333
公開日2011年11月23日 申請日期2011年3月23日 優先權日2010年3月23日
發明者M·雷諾瓦 申請人:意法半導體(研發)有限公司